ما هو نقاء التيتانيوم الصف 2؟

التيتانيوم من الدرجة الثانية هو النوع الأكثر استخدامًا من التيتانيوم النقي تجاريًا (CP). من حيث الوزن، فهو يحتوي على ما لا يقل عن 99.2% من التيتانيوم، ويتكون التوازن من كميات صغيرة يتم التحكم فيها بإحكام من الحديد والأكسجين والكربون والنيتروجين والهيدروجين. هذه العناصر الخلالية ليست شوائب بالمعنى المعتاد: يتم تحديد الأكسجين والحديد بشكل متعمد بدلاً من التخلص منهما لأنهما يتحكمان في قوة وصلابة الدرجة. والنتيجة هي معدن يجمع بين المقاومة الممتازة للتآكل، وقابلية التشكيل الجيدة، والقوة المعتدلة، ولهذا السبب يحدده المهندسون للمبادلات الحرارية، والأنابيب الكيميائية، والأجهزة البحرية، والأجهزة الطبية.

حدود التركيب الكيميائي حسب ASTM B265

يتم تعريف تركيبة التيتانيوم من الدرجة 2 بواسطة ASTM B265 للألواح والألواح والشرائط، وبواسطة ASTM B861 وASTM B862 للأنابيب. الحدود القصوى المسموح بها هي:

الأكسجين يستحق اهتماما خاصا. يؤدي تغيير ما يقرب من 0.1٪ من الأكسجين إلى تغيير قوة الشد للتيتانيوم CP بحوالي 50 ميجا باسكال، ولهذا السبب تتحكم المطاحن فيه بإحكام ولماذا تحمل المواد المعتمدة دائمًا شهادة اختبار مطحنة توضح محتوى الأكسجين الفعلي.

الخواص الميكانيكية والفيزيائية

القيم الدنيا النموذجية للتيتانيوم الملدن من الدرجة 2 هي قوة شد تبلغ 345 ميجا باسكال، وقوة خضوع معادلة بنسبة 0.2% تبلغ 275 ميجا باسكال، واستطالة بنسبة 20% في 50 مم. تبلغ الكثافة 4.51 جم/سم مكعب، ومعامل المرونة حوالي 105 جيجا باسكال، والصلابة 160-200 فولت. يتم إجراء التلدين الناعم عادةً عند درجة حرارة 600-700 درجة ومعالجة تخفيف الضغط عند درجة حرارة 450-600 درجة، يليها تبريد الهواء. نظرًا لأن الدرجة عبارة عن تيتانيوم ألفا أحادي الطور، فلا يمكن تقويته بالمعالجة الحرارية؛ القوة تأتي من التحكم في التركيبة والعمل البارد.

الصف 2 مقابل الصف 23 التيتانيوم

الدرجة 23 (Ti-6Al-4V ELI) عبارة عن سبيكة بيتا ألفا- وليست درجة CP، وتخدم المادتان أغراض تصميم مختلفة. يوفر الدرجة 2 قوة شد تبلغ 345 ميجا باسكال تقريبًا، وليونة متميزة، وأفضل قابلية للتشكيل على البارد لمنتجات التيتانيوم الشائعة، مما يجعلها مثالية للأوعية الملحومة وحزم الأنابيب والمكونات المشكلة. توفر الدرجة 23 قوة شد تبلغ 895 ميجا باسكال أو أكثر وصلابة أعلى للكسر، ولكن على حساب قابلية التشكيل واللحام والسعر. بالنسبة للغرسات الطبية التي تحمل حمولة، تعتبر الدرجة 23 وفقًا لمعيار ASTM F136 هي المعيار القياسي؛ بالنسبة للأدوات الجراحية والأجهزة غير الحاملة، غالبًا ما تكون الدرجة 2 وفقًا لمعيار ASTM F67 كافية.

التطبيقات النموذجية

المعالجة الكيميائية: أنابيب المبادلات الحرارية، وبطانات المفاعلات، وأنابيب الكلوريدات والوسائط المؤكسدة

البحرية: خطوط تبريد مياه البحر، وأنابيب محطة تحلية المياه، والأجهزة البحرية

توليد الطاقة: أنابيب المكثف ودرع شفرة التوربينات البخارية

الطبية: الأدوات الجراحية ومكونات الأجهزة القابلة للزرع وفقًا لمعيار ASTM F67

الهندسة المعمارية: الأسقف والكسوة والتركيبات الهيكلية حيث مقاومة التآكل ومواد التشطيب

شراء ملاحظات للتيتانيوم من الدرجة الثانية

عند الحصول على التيتانيوم من الدرجة الثانية، حدد شهادة اختبار المطحنة وفقًا للمعيار EN 10204 النوع 3.1 وتأكد من قيم الأكسجين والحديد الفعلية، وتحقق من معيار المنتج المطبق (ASTM B265، B861، أو B862 اعتمادًا على النموذج)، وحدد حالة التسليم، الملدن بشكل طبيعي. تأكد من تفاوتات الأبعاد وفقًا للمعايير وليس مقابل القيم الاسمية، خاصة بالنسبة لأنابيب الجدار الرقيقة- المستخدمة في المبادلات الحرارية.

التعليمات

هل التيتانيوم درجة 2 نقي بنسبة 99.2%؟

نعم. يحدد ASTM B265 الحد الأدنى لمحتوى التيتانيوم بنسبة 99.2% للصف 2، مع التحكم في الرصيد المتبقي، بشكل رئيسي الأكسجين والحديد.

لماذا يقتصر الأكسجين على 0.25% في الدرجة الثانية؟

يعتبر الأكسجين أقوى معزز للمحلول الصلب-في التيتانيوم CP. الحد الأقصى 0.25% هو الحل الوسط بين القوة اللازمة للاستخدام الهيكلي والمرونة وقابلية التشكيل التي تشتهر بها الدرجة.

هل يمكن لحام التيتانيوم من الدرجة الثانية؟

نعم. يتم اللحام من الدرجة الثانية بسهولة بواسطة GTAW أو GMAW، ولكن يجب أن تكون منطقة اللحام محمية بالأرجون على كلا الجانبين، ويجب استخدام معدن الحشو ذي المحتوى المطابق أو الأقل من الأكسجين للحفاظ على ليونة اللحام.

ما الفرق بين التيتانيوم من الدرجة الأولى والثانية؟

تسمح الدرجة 1 بحد أقصى 0.18% من الأكسجين مقابل 0.25% للدرجة 2، مما يعطي الدرجة 1 قوة أقل (240 ميجا باسكال كحد أدنى) ولكن ليونة أعلى. يُفضل الدرجة الثانية عند الحاجة إلى توازن القوة وقابلية التشكيل.

هل يؤثر نقاء 99.2% على مقاومة التآكل؟

تأتي مقاومة التآكل في التيتانيوم CP من طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم-ذاتية المعالجة، وليس من النقاء وحده. الدرجة الثانية تقاوم مياه البحر والكلوريدات والأحماض المؤكسدة جيدًا؛ لتقليل الأحماض أو ظروف شق الكلوريد الساخن، يتم تحديد درجات السبائك مثل الدرجة 7 أو الدرجة 12 بدلاً من ذلك.